Paramagnetisme

Kami menjelaskan apa itu paramagnetisme, karakteristiknya, aplikasi dan memberikan beberapa contoh

Momen magnetik permanen berorientasi secara acak, tetapi sejajar dengan medan magnet yang diterapkan. Sumber: Wikimedia Commons/F. Zapata.

Apa itu paramagnetisme?

Dia paramagnetisme Itu adalah daya tarik yang dialami beberapa bahan di hadapan medan magnet eksternal. Zat paramagnetik tertarik ke daerah di mana bidang ini lebih intens.

Asal usul paramagnetisme adalah pergerakan elektron dalam atom, karena setiap muatan listrik yang bergerak berperilaku seperti arus kecil, menghasilkan medan magnetnya sendiri.

Magnetisme elektron dan atom ditandai melalui besarnya vektor yang disebut Momen magnetik. Atom -atom bahan paramagnetik memiliki momen magnetik bersih, karena mereka memiliki elektron yang hilang, yaitu elektron soliter dalam orbital dan momen magnetik bersihnya tidak dibatalkan oleh yang lain.

Inilah yang terjadi dalam aluminium, zat paramagnetik yang orbital 3p -nya mengandung satu elektron yang memberikan momen magnetik bersih atomnya. Besi, di sisi lain, yang respons magnetiknya bahkan lebih intens, memiliki 4 elektron yang hilang di level terakhirnya.

Sebelum menerapkan medan eksternal, momen magnetik dari suatu bahan berorientasi secara acak dan dengan demikian magnetisasi, yang merupakan momen magnetik bersih per satuan volume, tidak berlaku. Tetapi begitu medan eksternal diterapkan, momen -momen magnetik cenderung berorientasi pada arah medan yang sama, meskipun agitasi termal atom ditentang, mencegah penyelarasan lengkap.

Ketika bahan dihilangkan dari medan eksternal atau ini menghilang, momen magnetik dari zat paramagnetik kembali ke keadaan awal gangguan. Tapi sementara mereka tetap selaras, zat itu berperilaku seperti magnet yang lemah.

Karakteristik paramagnetisme

Bahan paramagnetik ditandai dengan menyajikan:

1.- Lebih banyak lapisan elektronik eksternal sebagian penuh.

2.- Momen magnetik bersih permanen, karena adanya elektron yang hilang, yang momen magnetiknya tidak dibatalkan dengan elektron lain.

Itu dapat melayani Anda: 13 contoh hukum kedua Newton dalam kehidupan sehari -hari

3.- Momen magnetik berorientasi secara acak dengan tidak adanya medan magnet eksternal.

4.- Magnetisasi bersih di hadapan bidang eksternal, yang menghilang begitu bidang ditekan. Itu terjadi bahwa penyelarasan dengan bidang eksternal mendukung keadaan energi minimum elektron.

5.- Kerentanan magnetik positif dan kecil: antara 10⁻⁶ dan 10⁻². Kerentanan magnetik adalah indikator tanpa dimensi dari kemudahan zat untuk magnetisasi di hadapan bidang eksternal.

6.- Penurunan magnetisasi dengan suhu. Memang, materi paramagnetik mematuhi hukum Curie:

Di mana χ adalah kerentanan magnetik, T adalah suhu dalam Kelvin dan C adalah konstanta material.

Aplikasi Paramagnetisme

Resonansi paramagnetik elektronik

Teknik ini mendeteksi spesies paramagnetik saat menerapkan medan magnet eksternal ke molekul padatan paramagnetik, dengan cara ini perubahan tertentu dalam keadaan putaran diinduksi, disebut transisi.

Selanjutnya menerapkan energi elektromagnetik dalam kisaran gelombang mikro, dimungkinkan untuk menghasilkan spektrum penyerapan tertentu, yang disebut Resonansi putaran elektronik.

Spektrum ini memungkinkan untuk mempelajari molekul -molekul asal organik, seperti radikal bebas dari interaksi antara bahan organik dan radiasi pengion, menawarkan, antara lain, informasi berharga tentang kerusakan yang dihasilkan oleh radiasi tersebut dalam jaringan biologis.

Sampel anorganik juga dapat dianalisis melalui ion logam transisi.

Pendinginan magnetik

Aplikasi yang sangat menarik dari garam paramagnetik tertentu, seperti magnesium nitrat, besi-amonium sulfat dan zat besi sulfat, berada di daerah suhu rendah.

Saat menerapkan medan magnet eksternal variabel, suhu garam ini dapat bervariasi, fenomena yang dikenal sebagai Efek magnetocalical, diamati untuk pertama kalinya pada akhir abad ke -19 dalam besi logam. Dengan cara ini, suhu urutan 0 dapat dicapai.01 k.

Kencan sampel

Dalam aplikasi ini prinsip -prinsip resonansi paramagnetik elektronik digunakan untuk mempelajari bahan yang terpapar radiasi pengion. Ketika suatu objek menerima radiasi pengion, yang dapat berasal dari mineral radioaktif kerak bumi, ada jejak, yang terdiri dari muatan listrik yang terperangkap dalam cacat struktur kristal material tersebut.

Dapat melayani Anda: kecepatan rata -rata

Jejak ini disebut Pusat Paramagnetik Dan dapat dideteksi melalui teknik resonansi paramagnetik elektronik.

Dimungkinkan untuk menawarkan penanggalan mengetahui bahwa nilai muatan listrik di pusat paramagnetik tergantung, baik waktu sampel terpapar radioaktivitas dan dosis (energi per unit massa yang diterima).

Dengan cara ini, sampel yang lebih tua dapat bertanggal daripada metode radiokarbon memungkinkan, misalnya, gigi kerangka era kuarter, yang mengandung mineral yang sensitif terhadap radiasi.

Sensor oksigen paramagnetik

Mereka digunakan untuk mendeteksi jumlah oksigen dalam sampel, karena oksigen adalah paramagnetik, yaitu, tertarik pada medan magnet magnet.

Sensor terdiri dari magnet yang bertindak sebagai sumber medan magnet, dua bola penuh nitrogen (bahan non -paramagnetik) ditempatkan pada dukungan rotasi antara kutub magnet dan cermin di tengah dukungan.

Balok cahaya dipengaruhi pada cermin, yang tercermin terhadap sel fotolektrik. Setelah oksigen tertarik pada tiang magnet, ada torsi yang memutar bola dengan nitrogen.

Berkat cermin, gerakan ini terdeteksi oleh sel -sel fotolektrik, yang segera memancarkan sinyal ke arah sistem yang menghasilkan arus listrik yang diperlukan untuk menangkal belokan. Arus ini sebanding dengan jumlah oksigen yang ada dan mudah diukur menggunakan ammeter.

Cat paramagnetik mobil

Cat mobil ini menyebabkan mobil berubah warna hanya dengan menekan tombol, berkat polimer khusus yang berisi oksida besi paramagnetik.

Itu dapat melayani Anda: Teorema Norton: Deskripsi, Aplikasi, Contoh dan Latihan

Menerapkan arus listrik, partikel paramagnetik disejajarkan dengan bidang dengan cara tertentu, mempengaruhi cara polimer menyerap dan memantulkan cahaya, menghasilkan perubahan warna.

Tentu saja, agar warnanya mengubah mobil harus menyala. Saat mesin mati, warna dasarnya biasanya putih.

Contoh bahan paramagnetik

Bahan berikut memiliki perilaku paramagnetik:

Oksigen (gas dan cair)

Oksigen cair melekat pada tiang magnet. Sumber: Jefferson Lab melalui YouTube.

Oksigen adalah gas pada suhu kamar dan salah satu komponen utama atmosfer. Pengalaman sederhana di laboratorium menunjukkan bahwa oksigen cair yang dituangkan di antara kutub magnet menumpuk di dalamnya.

Cupric sulfat

Senyawa ini memiliki aplikasi pertanian, seperti fungisida, untuk menghilangkan hama yang mempengaruhi tanaman dan sebagai sake. Magnet dengan mudah menarik sampel senyawa ini.

Aluminium

Aluminium adalah logam yang ringan, tahan dan ekonomis dengan banyak aplikasi. Ini adalah bagian dari kendaraan, pesawat terbang, peralatan rumah tangga dan sangat digunakan dalam konstruksi. Bola yang terbuat dari aluminium foil juga tertarik pada magnet.

Hidrogen

Hidrogen atom adalah elemen paling sederhana dan paling melimpah di alam semesta, dan paramagnetik karena momen magnetik bersih dari satu -satunya elektronnya.

Baja Austenitic

Salah satu baja tahan karat yang paling banyak digunakan adalah stainless steel austenitic (yang mengandung austenite, besi dan senyawa karbon), dengan sifat paramagnetik yang lemah.

Referensi

1. Catatan Elektromedis. Sensor: Analisis Oksigen Paramagnetik. Pulih dari: pardell.adalah.
2. Cenam. Pengukuran Kerentanan Magnetik. Pulih dari: cenam.MX.
3. Kursus Fundamental Sains Material. Pulih dari: upv.adalah.
4. Jefferson Lab. Nitrogen Cair Vs. Oksigen Cair: Magnetisme. Dipulihkan dari: YouTube.com.
5. Sifat magnetik bahan. Dipulihkan dari: E-Ducative.Cathedu.adalah.
6. Requena, a. Sains dan Teknik di Antiquity: Elektronik Spin Paleodood. Pulih dari: um.adalah.
7. Tormetal. Magnetisme dan stainless steel. Pulih dari: tormetal.com.
8. Smith, w. 1998. Fundamental Rekayasa Bahan. Bukit McGraw.